在“雙碳”目標驅(qū)動下，我國新能源發(fā)展穩(wěn)步增長，從國家能源局最新數(shù)據(jù)獲悉，截至7月底，全國累計發(fā)電裝機容量36.7億千瓦，同比增長18.2%。其中，太陽能發(fā)電裝機容量11.1億千瓦，同比增長50.8%。清潔能源的迅速擴張，不僅增強了電力供應(yīng)保障，同時也從側(cè)面可看出，我國對用電設(shè)備能效水平提出了更高要求。

空調(diào)在我們?nèi)粘Ｉ钪幸呀?jīng)必不可少的家電之一。但傳統(tǒng)定頻空調(diào)以“耗電王”著稱，成為用戶長時間開空調(diào)的“絆腳石”。于是出現(xiàn)了更省電的變頻空調(diào)，本文嘗試討論電流傳感器如何助力變頻空調(diào)壓縮機精準變頻控制，讓變頻空調(diào)高效、靜音、可靠運行。

一、什么是變頻空調(diào)

變頻空調(diào)機是通過變頻器調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)制冷/制熱能力控制的空調(diào)設(shè)備。相較于傳統(tǒng)定頻空調(diào)，其電動機可根據(jù)負荷變化實時調(diào)整工作頻率，避免頻繁啟停造成的溫度波動和能源浪費 。通過變速運轉(zhuǎn)模式顯著提升能效等級，主要由變頻控制器、變頻電機及空調(diào)機三部分構(gòu)成核心系統(tǒng)。

二、為什么變頻空調(diào)必須“感知”電流

2.1永磁同步壓縮機的轉(zhuǎn)矩生成邏輯

目前市面上主流變頻空調(diào)采用永磁同步電機（PMSM/BLDC）。永磁同步電機控制方式主要有：矢量控制、變頻器控制、大霍爾驅(qū)動、異步啟動。永磁同步電機矢量控制的核心在電流環(huán)控制，通過PI調(diào)節(jié)器分別控制d軸（勵磁電流）和q軸（轉(zhuǎn)矩電流），q軸電流Iq直接決定電磁轉(zhuǎn)矩；d軸電流Id影響磁鏈，用于弱磁擴速。

若采樣誤差超過 ±0.5 %，低速輕載時轉(zhuǎn)矩波動將被放大為機械振動，人耳可辨的“嗡嗡”聲隨之出現(xiàn)；弱磁區(qū)Id失控則會帶來額外銅耗，直接拉低季節(jié)能效比（SEER）。

2.2電流采樣的三重任務(wù)

a)閉環(huán)控制：電流環(huán)帶寬通常設(shè)定為開關(guān)頻率的1/10～1/5（4 kHz開關(guān)時約400～800 Hz）。采樣延遲每增加10 μs，相位裕度下降約4°，極易誘發(fā)嘯叫。

b)硬件保護：過流、失速、缺相必須在1～2個PWM周期內(nèi)被硬件比較器觸發(fā)，否則IGBT/SiC模塊有炸管風(fēng)險。

c)能效計量：空調(diào)新國標GB 21455-2023要求實測APF與標稱值偏差<3 %；采樣漂移會導(dǎo)致軟件累計功率失準，最終令產(chǎn)品無法通過抽檢。 ?

三、空調(diào)壓縮機驅(qū)動板可選的電流檢測路線

在“不增加BOM復(fù)雜度”這一約束下，閉環(huán)霍爾電流傳感器可成為 1–3匹家用變頻空調(diào)的主流選擇：

- 200 kHz以上有效帶寬可覆蓋 8–16 kHz SiC逆變器；

- 2.5 kV rms加強絕緣滿足IEC 60335-1型式試驗，無需額外隔離DC-DC；

- 0.7 %精度以內(nèi)全溫誤差可直接折算成 SEER 0.02 W·h/W·h的檔位提升。

四、CR1V PB00簡介

CR1V PB00是芯森電子自主研發(fā)的基于霍爾原理的閉環(huán)（補償）電流傳感器，可測量直流、交流和脈沖電流，量程有6A、15A、25A，還可根據(jù)客戶不同應(yīng)用場景需求定制。

特性

• 基于霍爾原理的閉環(huán)（補償）電流傳感器
• 原邊和副邊之間絕緣
• 原材料符合UL 94-V0
• 優(yōu)異的線性度
• 出色的精度
• 低溫漂
• 沒有插入損耗
• 執(zhí)行標準:

nIEC 60664-1: 2020

nIEC 61800-5-1: 2022

nIEC 62109-1: 2010

工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域

• 交流變頻調(diào)速，伺服電機
• 不間斷電源 (UPS)
• 直流電機驅(qū)動的靜止式變流器
• 開關(guān)電源 (SMPS)
• 電焊機電源
• 電池管理
• 風(fēng)能變頻器
• 測試和測量設(shè)備

參數(shù)特點：

• 電壓輸出
• 供電：+5V
• 測量范圍：6~25A
• 工作范圍：-40~85°C
• 精度：0.7%
• 響應(yīng)時間：＜1μs
• 絕緣耐壓：2.5kV
• 瞬態(tài)耐壓：9kV
• 帶寬：＞200kHz
• 線性度：0.2%

五、CR1V系列的工程落地示例

5.1技術(shù)參數(shù)與空調(diào)工況的映射關(guān)系

• 量程：CR1V 6 PB00/15 PB00/25 PB00對應(yīng)1/1.5/3匹壓縮機峰值電流；
• 輸出：2.5 V±0.625 V，可直接接入3.3 V ADC，無需再放大或電平轉(zhuǎn)換；
• 失調(diào)漂移：±0.05 mV/℃ 在 –20℃室外制熱與55℃散熱片極限條件下，電流零點僅漂移0.1 %，避免低頻“哼聲”；
• 跟蹤時間：1 μs（90 %階躍響應(yīng)），確保過流保護能在2–3個PWM周期內(nèi)觸發(fā)。

5.2系統(tǒng)級收益（以1.5匹直流變頻為例）

• 能效：壓縮機 20 Hz低頻運行時，轉(zhuǎn)矩紋波下降0.3 N·m，輸入功率降低約4 W，折算SEER提升0.02 W·h/W·h，可令整機跨檔。
• 靜音：電流紋波能量向高頻集中，1–2 kHz頻段聲壓下降2–3 dB(A)，滿足C-mark靜音認證。
• 合規(guī)：整機通過 IEC 60335-1加強絕緣型式試驗，無需額外隔離電源，減少2–3元成本。

5.3集成注意點

• 母排布線：保持原邊 6.35 mm電氣間隙，避免渦流鄰近效應(yīng)帶來1–2 %附加誤差；
• 地平面：副邊 2.5 V參考與MCU ADC共地，數(shù)字地/模擬地單點連接，防止開關(guān)噪聲耦合；
• 失效率：1500 MΩ 絕緣電阻@500 V，85℃/85 %RH加速1000 h后漂移<0.1 %，滿足?10?年設(shè)計壽命。?

結(jié)語

當 GB 21455-2023把SEER門檻再度上推、消費者對靜音的耳根愈發(fā)挑剔時，空調(diào)壓縮機驅(qū)動板的電流采樣需要“在精度上寸土不讓，在體積上錙銖必較”。閉環(huán)霍爾技術(shù)因其在帶寬、隔離與溫漂之間的均衡，成為行業(yè)公認的可行路徑；而6–25 A量程、2.5 V中點輸出的CR1V系列，恰好落在空調(diào)控制器的甜點區(qū)間——無需額外校準、無需改動BOM結(jié)構(gòu)，就能把“電流感知”這件事做得合規(guī)、可靠且足夠安靜。